Fe6-xAlx团簇的结构和磁性能.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MayActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(5)：1391—13951391[Article】WWW．whxb．pku．edu．cnFeAl团簇的结构和磁性能于帅芹，贾祥凤董丽华尹衍升(上海海事大学海洋材料科学与工程研究院，上海201306；山东建筑大学市政与环境工程学院，济南250101)摘要：在密度泛函理论的BPW91水平上，对FeAL团簇进行了结构优化，并将获得的最低能结构进行稳定性分析以及电子结构和磁性能的计算．计算结果表明，铁原子倾向团聚在一起并占据最高配位，A1原子则倾向分布在铁簇的周围尽最大可能地与Fe配位成键．F

2、e团簇的磁性随Al原子数目增加呈现下降趋势，自然轨道分析揭示Fe4和Al3与Fe3之间的杂化是导致团簇磁矩下降的主要原因．关键词：密度泛函理论；FeL团簇；结构；磁矩中图分类号：O641StructuresandMagneticPropertiesofFeA1ClustersYUShuai-Qin，JIAXiang-FengDONGLi—HuaYINYan—Sheng(InstituteofMarineMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiMaritimeUniversity,Shanghai201306，PR．China2SchoolofMunicip

3、alandEnvironmentalEngineering，ShandongJianzhuUniversity,Jinan250101，P．R．China)Abstract：AllpossiblegeometricalstructuresofFe6AlxclusterswereoptimizedattheBPW91levelindensityfunctionaltheory(DFF)．Thestabilityandelectronicstructuresaswellasmagneticpropertiesofthelowest—energystructuresareanalyzed．Theor

4、eticalresultsshowthatironatomsarebroughttogether．yieldingamaximumofFe—_Febonds．andaluminumatomsarelocatedaroundtheFecorewithamaximumofFe—A1bonds．AsthenumberofAlatomsincreases，thetotalmagneticmomentsofFeAlxclustersdecrease．NaturalbondorbitalanalysisrevealsthatthehybridizationbetweenFe4，A13sandFe3dres

5、ultsindecreasingthetotalmagneticmomentsofFeAlxclusters．KeyWords：Densityfunctionaltheory；FeAlxcluster；Structure；Magneticmoment近年来，Fe—A1合金的磁性能引起了理论和实展至50％A1[3-4]．文献[5】表明，无序Fe—Al合金中铁验工作者的广泛兴趣．从相图看，Fe—Al合金存在磁性耦合与反铁磁性耦合共存，其中前者主要发生Fe~AI和FeA1两种有序金属问化合物相，其中Al的在近邻铁原子之问，后者则发生在Fe原子与A1原化学计量成份为25％(原子分数，下同)的Fel具有

6、子之间．有序FezA1金属间化合物就是一个明显的DO。超结构，并表现出铁磁性，而具有超结构的例子，Cable等利用中子散射实验手段测得仅与近A1的化学计量成份为50％的FeA1却呈现无磁性【1】．邻铁原子配位的铁原子，其磁矩为2．2№，而同时与事实上，随着铝的不断加入并替代铁，Fe．Al合金的铁原子和Al原子配位的铁原子，其磁矩为1．5‰．最饱和磁矩是持续下降的，当铝含量为35％时，有序新实验研究发现，无序合金保持磁性是由于部分铁合金已经变成非磁性【2J．但是通过快速凝固或者研原子发生团聚，并获得了理论计算的支持口罐-．既然磨等非平衡技术使有序相无序化，其饱和磁矩可扩实验与理论研究都一致表明无

7、序FeA1合金内部有Received：December18，2009；Revised：February24，2010；PublishedonWeb：April9，2010．Correspondingauthor．Email：sqyu@shmtu．edu．cn；Tel：+86—21—38284803．TheprojectwassuppoaedbytheResearchandInnovationofS